Sistemes planetaris extrasolars

1999/06/01 Arregi Bengoa, Jesus Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia

ANDANA

Encara que fins a l'època del Renaixement va prevaler la visió geocèntrica de l'univers que defensava Aristòtil, Epicur, contemporani d'Aristòtil, pensava que l'univers podia ser infinit, com el nombre de mons semblants a la Terra que podia ser allí. Doncs bé, el problema dels planetes fora del sistema solar no és dels últims anys. No obstant això, es pot dir que en els últims anys el tema s'ha posat de moda, juntament amb el de la vida fora de la Terra.

Des que a l'octubre de 1995 s'anunciés el descobriment del primer planeta fora del Sistema Solar, s'han donat grans avanços en aquest camp. Una de les raons de la moda del tema és probablement la d'aquests avanços, i la d'aquests últims és que la tecnologia actual permet realitzar observacions i mesuraments en resolució suficient.

Ja es coneixen 20 planetes fora del Sistema Solar, al voltant de 18 estrelles diferents. Fins fa poc eren 18, cadascuna d'elles entorn d'una estrella diferent (veure taula 1), però com s'acaba d'assenyalar, al voltant de l'estrella Upsilon Andromedae (Ups And) hi ha altres dos planetes més enllà del que es coneixia anteriorment. La notícia cobra especial importància perquè a partir d'ara podrem parlar en sentit estricte dels sistemes planetaris externs als nostres.

Davant les troballes que poden tenir conseqüències especials, els científics mesuren molt bé els passos i en breu s'escolten veus que no coincideixen amb els resultats de la recerca. En aquesta ocasió es pot dir que els científics han pres molt bé el descobriment. D'una banda, perquè la tècnica utilitzada és coneguda i contrastada; per un altre, perquè els resultats es presenten amb la garantia que han estat obtinguts per dos grups d'investigadors diferents i independents.

Aquesta presentació va tenir lloc en una roda de premsa oferta el 15 d'abril, en la qual estaven representats tots dos grups d'investigadors, uns de la Universitat de San Francisco i uns altres de l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics i del National Center for Atmospheric Research. A més, G de la universitat de Berkeley. La simulació del sistema planetari per ordinador realitzada per Laughlin suggereix que és estable.

No obstant això, encara no coneixem bé el nou sistema planetari. Analitzarem les dades més significatives. Com ja s'ha esmentat anteriorment, l'estrella és Upsilon Andromedae, que com el seu nom indica es troba en la constel·lació d'Andrómeda. Per tant, la podrem veure a partir del pròxim mes de juny (no és necessari cap suport òptic per a poder veure-la ja que és una estrella de magnitud 4.1). Es troba a uns 44 anys llum de la Terra i és similar al Sol, encara que la seva massa i grandària són una mica majors. La seva lluminositat absoluta és el triple que la del Sol. És més jove que la nostra estrella, amb 2.600 milions d'anys d'edat (una mica més de la meitat del Sol).

Les dades dels planetes que giren al voltant (Ups-And b, Ups-And c i Ups-And d) es mostren en la taula 2. En ell es pot observar que els planetes són similars en massa i grandària als de Júpiter. Les òrbites són molt més petites. En la figura 1 es poden veure comparades amb els planetes interiors del Sistema Solar.

Les dades esmentades en els dos paràgrafs anteriors suggereixen alguns comentaris. Hem dit que l'estrella Ups And és semblant al Sol i un altre punt pot dir-se d'altres de la taula 1. Això no és una dada representativa, sinó el resultat d'una selecció d'estrelles realitzada prèviament per astrònoms. El descobriment dels sistemes planetaris requereix una llarga observació sistemàtica de l'estrella, generalment anual. Per tant, abans d'escometre aquest treball, els equips de recerca realitzen una cuidada selecció d'estrelles, elaborant una llista de cent o pocs centenars. Les estrelles semblants al Sol tenen una característica d'estudi: El Sol té al seu voltant una sèrie de planetes, i és de suposar que poden tenir altres estrelles similars.

El segon comentari es refereix a les dimensions dels planetes oposats. Els instruments d'observació i mesurament actuals i les tècniques d'anàlisis de dades no permeten detectar planetes més petits, excepte casos excepcionals. Per descomptat, això no significa que entorn dels Ups And no hi hagi un planeta de grandària similar a la Terra. No obstant això, si n'hi hagués, les seves òrbites serien majors que les dels tres planetes gegants que es coneixen, ja que encara que haguessin sorgit en els seus entorns, els efectes de la seva gravetat serien llançats a l'exterior. Per tant, estarien massa lluny de l'estrella, en una regió massa freda, per a tenir l'esperança de crear vida allí. Continuant amb el camp especulatiu de la vida fora de la Terra, no cal descartar una altra alternativa; igual que Júpiter i Saturn tenen satèl·lits amb certa similitud amb la Terra, també els del sistema Ups-And. Pot haver-hi alguna d'aquestes situacions en una regió menys favorable.

En els pròxims anys s'avançarà notablement en la detecció de planetes "petits" quan es posin en marxa nous telescopis en construcció en la Terra, com els quatre del Turó Paranal de 8,2 metres, o en òrbita (Space Interferometry Mission, projecte de la NASA per a 2005). La millora dels equips, no obstant això, no permetrà veure els planetes perquè la intensitat de la llum que reflecteixen és massa feble. Les tècniques de detecció són transversals. La clau del més productiu, que està en la base del descobriment de tots els planetes de la Taula 1, és l'efecte Doppler.

Per llunyania veiem a les estrelles fixes en el cel, però aquesta forma de quietud oculta velocitats molt elevades. Si prenem com a exemple el Sol, hem de tenir en compte que recorre 250 km per segon. Quan un planeta es mou al voltant de l'estrella, a causa de l'atracció gravitatòria d'aquesta última, l'estrella no tindrà un recorregut directe, sinó una espècie d'espiral. Aquesta fluctuació del moviment que veuríem des de la Terra en forma de tremolor o tremolor és molt indetectable quan la distància és de desenes d'anys llum. Per exemple, l'observador que veuria el Sol a una distància de 30 anys llum, el veuria fent un cercle d'un terç de diàmetre del milió de grau. No és necessari dir que no es pot mesurar directament aquest canvi de posició. Per contra, si analitzem la llum que rebem de l'estrella, aquest tremolor es pot calcular mesurant l'efecte Doppler.

Els planetes que giren al voltant de l'estrella Upsilon Andromedae (Ups-And b, Ups-And c i Ups-And d) són similars en massa i grandària als de Júpiter. (NASA).

L'efecte Doppler és un fenomen que es manifesta en moviments ondulatoris. Tots ens hem adonat alguna vegada que el tren, o un altre vehicle, quan ens acostem amb el txistu, el to del so és més agut que quan escoltem quan el tren s'allunya de nosaltres. L'efecte Doppler és el responsable d'aquest canvi de to. En el cas de la llum el canvi es produeix en color. L'estrella, pel temor del planeta, quan va fent un recorregut circular, una meitat de la circumferència s'acosta a nosaltres, i llavors veurem la llum que rebem d'ell una mica més blava. Per contra, quan circuli per l'altra circumferència s'allunyarà de nosaltres i la llum que rebem serà més vermellosa. Aquestes petites diferències permeten predir l'existència o no del planeta i calcular la seva massa i la seva òrbita.

El descobriment del nou sistema planetari ha posat en marxa a investigadors teòrics. I és que, segons els models explicatius de la creació dels sistemes planetaris, els planetes gasosos en forma de Júpiter o Saturn han de formar-se a una distància relativament gran de la gasosa (almenys quatre vegades la distància entre el Sol i la Terra, és a dir, a 4 unitats astronòmiques). A aquesta distància la temperatura és relativament baixa perquè els nuclis de gel comencin a condensar-se i a poc a poc es vagi formant el planeta. En el sistema Ups And els tres planetes es troben dins del límit esmentat. Han nascut allí? Com? Potser van sorgir més a l'exterior, però més tard, a causa de la influència de la gravetat entre ells, canviarien d'òrbita i s'acostarien a l'estrella. Totes les alternatives hauran de ser analitzades amb rigor.

La situació actual d'aquest problema dels planetes fora de la Terra no seria completa si pensem que els que tenim en la Taula 1 són tot el que s'ha trobat. La diferència entre un planeta gegant i una estrella petita (una estavella nana marró) no és molt clara. Normalment, si la massa de l'astre és igual o superior a 13 vegades la de Júpiter, s'assumeix que es pot cremar el deuteri, per la qual cosa els planetes ja no serien més que nanos marrons. Segons aquest criteri s'han trobat 11 nans marrons al voltant de d'altres estrelles. I dos planetes, al voltant del prémer bana. D'altra banda, es coneixen dues estrelles amb un disc de matèria a la seva al voltant, on els planetes estarien formant. Finalment, hi ha 13 casos més que estan en dubte o sense confirmar totalment. Com es pot observar, estem parlant d'un camp de recerca molt viu i no hi ha dubte que en els pròxims anys hi haurà moltes notícies destacades.